Rekordně rychlé znovupoužití Falconu 9 v historickém kontextu předchozích rekordmanů

Nejspíš jste zaznamenali, že během aktuální mise ANASIS-II došlo k rekordně rychlému znovupoužití prvního stupně B1058.2, který předtím letěl na misi Crew Dragon DM-2. Chtěl jsem tento rekord zasadit do historického kontextu a zjistil jsem, že problematika znovupoužitelnosti je mnohem obsáhlejší, než by se na první pohled zdálo. Rozhodně tedy nebude stačit zmínit rekord raketoplánu Atlantis z roku 1985 a aktuální misi ANASIS-II.

Pro účely tohoto článku jsem se rozhodl pro definici kosmického prostoru použít tzv. Kármánovu hranici, která činí snadno zapamatovatelných 100 km (což je v současné době hodnota uznávána Mezinárodní leteckou federací FAI). Dále tento článek bude pojednávat o celých dopravních prostředcích a nikoliv o znovupoužití jednotlivých součástí. Když to tedy shrnu, jde o to, kdy a jak se nějaký pilotovaný či nepilotovaný dopravní prostředek dostal dvakrát po sobě do vesmíru, tedy nad Kármánovu hranici.

North American Aviation X-15

Pro mnohé to asi bude překvapení, ale první opakovaně použitelný dopravní prostředek, který se dostal do vesmíru, byl pilotovaný a ještě navíc nešlo o raketu jako takovou, ale letadlo s raketovým motorem, které startovalo z podvěsu letadla Boeing B-52 Stratofortress.

První let tohoto raketového  letadla proběhl již v roce 1959. Vyrobeny byly celkem tři kusy těchto letadel s raketovým pohonem, z nichž to druhé v pořadí (X-15A-2 s označením AF Ser. No. 56-6671) se v roce 1963 dostalo dvakrát po sobě až do vesmíru. První rekordní let proběhl 19. července 1963 a pilot Joe Walker při něm dosáhl výšky 106 km. Druhý rekordní let proběhl jen o 33 dnů později, kdy stejný pilot dne 22. srpna 1963 dosáhl výšky 108 km a stal se tak prvním člověkem, který byl ve vesmíru dvakrát. Z dosažených výšek letu je zřejmé, že v obou případech se jednalo o lety suborbitální. Letouny X-15 absolvovaly celkem 191 letů, po havárii třetího stroje byly další lety zrušeny.

Gemini 2

Ke druhému znovupoužití dopravního prostředku došlo jen o pár let později. Jednalo se o druhou loď v programu pilotovaných lodí Gemini, která absolvovala dva suborbitální lety. První let provedla kabina Gemini 2 dne 19. ledna 1965, kdy se vznesla na raketě Titan II z rampy 19 na Mysu Kennedy (dnes Mys Canaveral). Cílem letu byl test tepelného štítu návratové kabiny, dosažená výška byla 171,1 km. Následně kabina prošla nutnými opravami a úpravami pro absolvování dalšího testu, tentokrát však pro plánovanou vojenskou stanici MOL, kdy měla otestovat průlez o průměru 66 cm, který vedl přes tepelný štít. Start proběhl 3. listopadu 1966 na raketě Titan IIIC, test byl úspěšný, dosažená výška letu byla minimálně 160 km, kdy se loď odpojila od nosné rakety, přesnou výšku se mi bohužel nepodařilo dohledat. Celková doba mezi těmito lety byla poměrně dlouhá a činila 683 dnů. Pro pozorné čtenáře ještě dodám, že na Wikipedii je u této lodi mylně uvedeno, že je druhá a jediná mezi X-15 a raketoplánem Space Shuttle, která se podívala do vesmíru opakovaně. Jak se dočtete dál, není to pravda.

Kabiny TKS VA

Vesmírná loď TKS měla být pilotovaná kosmická loď určená k zásobování sovětských vojenských vesmírných stanic Almaz. Na oběžnou dráhu byla vynášena nosnou raketou Proton a měla sloužit jako alternativa k lodi Sojuz. Jak už to tak bývá, nakonec šel vývoj jiným směrem, ale i tak mají tyto kabiny jedno prvenství, a to první znovupoužití u dopravního prostředku, který opakovaně dosáhl oběžné dráhy. Kabina s výrobním číslem 009A byla poprvé vynesena raketou Proton 15. prosince 1976 v rámci testu LVI-1 a po jednom obletu přistála zpět na Zemi.

O půl roku později, 17. července 1977, byla na oběžnou dráhu vynesena další testovací kabina s výrobním číslem 009A/2. Po třicetidenním letu se kabina oddělila od lodi a přistála zpět na Zemi. Podruhé se měla kabina s výrobním číslem 009A/P (P jako Povtor neboli česky návrat) podívat do vesmíru, když odstartovala opět na raketě Proton 5. srpna 1977 v rámci letu označovaného LVI-2. Nosná raketa tentokrát selhala, ale díky záchranné věžičce SAS nedošlo ke zničení této kabiny, a tak mohla být připravena pro další let.

Další letový test s názvem LVI-3 proběhl 30. března 1978, kdy se do vesmíru dostaly dvě kabiny, které již ve vesmíru jednou byly. Konkrétně letěla kabina s výrobním označením 009A/P2 (kabina, která přežila havárii rakety Proton) a kabina 009P/2, která měla původní označení 009A/2. Obě kabiny absolvovaly jeden oblet Země, po kterém bezpečně přistály. Doba mezi lety těchto kabin byla 470 dnů pro kabinu 009A/P2, a to včetně havárie při druhém pokusu o dosažení oběžné dráhy a 256 dnů pro kabinu s výrobním číslem 009P/2.

Space Shuttle

Dostáváme se k asi nejznámějšímu opakovatelně použitelnému dopravnímu prostředku do vesmíru, kterým jistě byl Space Shuttle nebo taky STS – Space Transportation System. První let raketoplánu Columbia STS-1 proběhl 12. dubna 1981 tedy na den přesně dvacet let po prvním pilotovaném letu člověka do vesmíru, který absolvoval Jurij Gagarin.

Druhý let raketoplánu Columbia STS-2 proběhl 12. listopadu 1981 tedy 214 dnů po prvním startu. Pokud jde o nejkratší dobu mezi dvěma starty, musíme se zaměřit na raketoplán s názvem Atlantis, který provedl dva starty v rekordním čase. Shodou okolností se současně jednalo o první dva starty tohoto raketoplánu, první pod označením STS-51-J proběhl 3. října 1985 a druhý, STS-61-B, odstartoval 27. listopadu toho samého roku. Počet dnů mezi těmito dvěma starty byl pouze 54. Po tomto rekordním odbavení raketoplánu došlo v lednu 1986 k havárii raketoplánu Challenger a NASA zpřísnila kontroly před každým dalším letem a tudíž tento rekord se již nepodařilo překonat.

Zde si dovolím malou odbočku, po každém letu raketoplánu bylo nutné demontovat všechny tři hlavní motory a motorové gondoly s motory OMS a RCS. Celkově bylo nutné pokaždé vyměnit něco kolem 4000 dílů a k tomu na hlavních motorech bylo nutné pravidelně měnit 7000 součástek z celkových asi 50 000. Celkově bylo potřeba asi 750 000 člověkohodin na přípravu raketoplánu k dalšímu letu. K tomuto je ještě potřeba připočíst, že pro každý let bylo nutné vyrobit novou externí nádrž ET a přichystat sadu pomocných vzletových stupňů na pevné palivo SRB. Motory SRB se používaly opakovaně a to v rámci jednotlivých dílů podle jejich stavu poškození.  Opakované použití u těchto motorů bylo poměrně náročné, protože přistávaly do Atlantiku. Možná jste se někde dočetli, že tento postup byl dražší, než kdyby se SRB pokaždé vyrobily nové. Jak to bylo doopravdy, se asi nikdy nedozvíme.

SpaceShip One

Tento pilotovaný raketový letoun nebo spíše raketoplán určený pro suborbitální lety vyrobila společnost Scaled Composites. Stejně jako X-15 startuje z podvěsu letadla, zde konkrétně z White Knight, a poté zapálí raketový motor na tuhé palivo. Po vyhoření letí setrvačností do nejvyššího bodu dráhy a poté přistává klouzavým letem.

První let do výšky nad 100 km měl označení 15P a proběhl 21. června 2004, kdy byla dosažena výška 100,1 km. Zajímavé jsou další dva lety, protože proběhly v rekordně krátkém časovém rozpětí. Let s číslem 16P proběhl 29. září 2004, dosáhl výšky 102,9 km a pouhých pět dnů poté, 4. října, proběhl let s číslem 17P, který dosáhl výšky 112 km.

X-37B

Jedná se o vojenský nepilotovaný plně autonomní raketoplán, který je určený pro poměrně dlouhé pobyty na oběžné dráze. Mezi další zajímavosti patří to, že může startovat na dvou typech nosných raket, a to buď na Atlasu V ve verzi 501 a nebo Falconu 9. SpaceX vyneslo raketoplán X-37B na jeho pátou misi v září 2017.

Nejdelší mise tohoto raketoplánu trvala 779 dnů, 17 hodin a 51 minut. První mise s označením OTV-1 proběhla 22. dubna 2010 a let trval necelých 225 dnů. Vzhledem k délce misí tohoto plavidla je poněkud zavádějící uvádět dobu mezi jednotlivými starty, a proto jsem uznal jako vhodnější uvést dobu mezi přistáním a dalším startem. Nejkratší doba mezi přistáním a startem byla 739 dnů, a to u stroje s číslem 1 (vzhledem k utajení není jiné označení známo). Ten přistál po prvním letu OTV-1 dne 3. prosince 2010 a na další let OTV-3 odstartoval až 11. prosince 2012. Celkem existují dva exempláře tohoto raketoplánu.

New Shepard

Dalším strojem v našem přehledu je suborbitální raketa New Shepard společnosti Blue Origin, která vynáší stejně pojmenovanou kabinu. Tato kombinace je od začátku plánovaná jako pilotovaná a nebo možná přesněji, určena i pro lidskou posádku. Prozatím proběhly všechny lety bez posádky, některé však již nesly placený náklad.

První znovupoužití proběhlo v rámci druhého a třetího letu rakety s kabinou New Shepard 2 (pro ně to byl první a druhý let). První start proběhl 23. listopadu 2015 a druhý let identické konfigurace se konal 22. ledna 2016.  Tyto dva lety současně drží rekord nejkratší doby mezi dvěma starty, a to konkrétně 61 dnů.

Dragon

Konečně se dostáváme ke společnosti SpaceX, která asi mnohé zajímá především. První na řadě je nákladní kosmická loď Dragon. Tato loď byla od začátku plánovaná jako opakovatelně použitelná za účelem snížení nákladů.

Některé Dragony letěly jen jednou, jiné měly štěstí na lety dva a některé dokonce letěly třikrát. Nás však zajímá ten, který letěl podruhé jako první, a tím se stal Dragon s označením C106. Ten letěl na první misi CRS-4 dne 21. září 2014, na druhou misi CRS-11 dne 3. června 2017 a na třetí misi CRS-19 pak 5. prosince 2019. Nejkratší doba mezi opakovaným použitím Dragonu byla 418 dnů a zásluhu na tom má kapsle s číslem C112, která obsolvovala lety CRS-16 a CRS-20.

Falcon 9

Dostali jsme až k Falconu 9 a jak se říká, nechali jsme si to nejlepší na konec. Zde se sluší říct, že Falcon 9 je první orbitální raketa, která je schopna přistát s prvním stupněm a znovu jej použít. Cesta k tomuto cíli byla poněkud trnitá a možná jste viděli sestřih všech nepovedených přistání. Jak se říká, chybami se člověk učí, a jelikož to nikdo do té doby zatím nezkoušel, tak to asi ani jinak nešlo.

Za zmínku stojí podle mě několik milníků. Prvním z nich je první úspěšné přistání, ke kterému došlo 22. prosince 2015 se stupněm s číslem B1019, který je dnes vystaven u centrály SpaceX v Hawthorne. Druhým milníkem je první start a přistání již jednou použitého stupně. K němu došlo 31. března 2017 v rámci mise SES-10 se stupněm B1021.

Poté následovaly další lety s již jednou použitými stupni, některé stupně z Falconu 9 letěly znovu na Falconu Heavy, a dnes jsme se dostali k pátému použití stupně a možná už v srpnu dojde na šesté. K tomu bych ještě podotkl, že podle tvrzení Elona Muska je potřeba na přípravu stupně k dalšímu letu několik tuctů pracovníků a 4–6 týdnů času. Celkově se má jednat o 5000 – 10 000 hodin pracovního času. Aktuální rekord mezi starty stejného stupně je 51 dnů (mise ANASIS-II), ale je otázkou, jak dlouho vydrží. Na druhou stranu, pokud bude mít SpaceX v hangáru dostatek stupňů, tak není nutné se opakovanými použitími někam spěchat.

Jak sami vidíte, není vše jen o tom, jaká uplyne doba mezi dvěma starty. Někdy záleží i na tom, jakou dobu loď stráví na oběžné dráze. Stejně tak se dá říct, že jsme v rámci článku uvedli několik různých variant dopravních prostředků, které byly opakovaně použity, ale většina z nich se nedá srovnávat s jinými, a proto raději toto případné srovnání nechám na čtenáři samotném.